KR20240002998A - Taking off and landing control system for a flying object using phase difference of a pair of Radio Frequency signals - Google Patents

Taking off and landing control system for a flying object using phase difference of a pair of Radio Frequency signals Download PDF

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Abstract

본 발명은 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템에 관한 것으로, GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하지 않고, 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 보다 정밀하게 계산하여 비행체의 이착륙을 제어할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a takeoff and landing control system using the phase difference of RF signals. Instead of calculating the altitude of the aircraft using the GPS system, the altitude of the aircraft is calculated using the phase difference between two RF signals each received by a pair of RF antennas. This allows for more precise calculations to control the takeoff and landing of an aircraft.

Description

RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템{Taking off and landing control system for a flying object using phase difference of a pair of Radio Frequency signals}Taking off and landing control system for a flying object using phase difference of a pair of Radio Frequency signals}

본 발명은 드론, 무인 비행기 등과 같은 무인 비행체 또는 항공기 등과 같은 유인 비행체의 운행 제어 기술에 관련한 것으로, 특히 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to operation control technology for unmanned aircraft such as drones, unmanned aerial vehicles, etc., or manned aircraft such as aircraft, and particularly to a take-off and landing control system for an aircraft using the phase difference of RF signals.

대한민국 등록특허 제10-0879799호(2009.01.21 공고)에서 GPS 수신기를 이용하여 항공기의 현재 위치와 고도를 결정하고 이를 이용하여 항공기의 착륙 경로와 강하각을 계산 및 안내하는 지피에스 수신기를 이용한 항공기용 착륙 안내 시스템을 개시하고 있다.In Korean Patent No. 10-0879799 (announced on January 21, 2009), a GPS receiver is used to determine the current location and altitude of the aircraft using a GPS receiver and use this to calculate and guide the aircraft's landing path and descent angle. The landing guidance system is being launched.

이와 같은 종래의 비행체 이착륙 제어 기술은 GPS 시스템을 이용하여 항공기의 위치와 고도를 계산하여 비행체의 이착륙을 제어하는 기술이다. 그런데, GPS 시스템을 이용하여 계산되는 고도 정보는 지구가 둥글기 때문에 대략 ±20m 정도 오차를 가진다.This conventional aircraft takeoff and landing control technology is a technology that controls the takeoff and landing of an aircraft by calculating the position and altitude of the aircraft using a GPS system. However, altitude information calculated using the GPS system has an error of approximately ±20m because the Earth is round.

따라서, 본 발명자는 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하지 않고, 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 보다 정밀하게 계산하여 비행체의 이착륙을 제어할 수 있는 개선된 비행체 이착륙 제어 기술에 대한 연구를 하였다.Therefore, rather than calculating the altitude of the aircraft using the GPS system, the present inventor can control the takeoff and landing of the aircraft by more precisely calculating the altitude of the aircraft using the phase difference between the two RF signals each received by a pair of RF antennas. Research was conducted on improved aircraft takeoff and landing control technology.

대한민국 등록특허 제10-0879799호(2009.01.21 공고)Republic of Korea Patent No. 10-0879799 (announced on January 21, 2009)

본 발명은 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하지 않고, 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 보다 정밀하게 계산하여 비행체의 이착륙을 제어할 수 있는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention is an RF system that can control the takeoff and landing of an aircraft by calculating the altitude of the aircraft more precisely using the phase difference of two RF signals each received by a pair of RF antennas, rather than calculating the altitude of the aircraft using a GPS system. The purpose is to provide an aircraft takeoff and landing control system using the phase difference of signals.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템이 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나와; 관제국 안테나로부터 RF 신호를 수신하는 한쌍의 RF 안테나와; GPS 안테나에 의해 수신되는 GPS 신호를 이용해 비행체의 평면상 현재 위치를 계산하는 GPS 모듈과; 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차에 따라 관제국 안테나와 비행체 간 각도를 계산하고, 계산된 각도를 이용해 비행체의 고도를 계산하는 고도 계산 모듈과; GPS 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보와, 고도 계산 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체의 이착륙을 제어하는 이착륙 제어 모듈을 포함한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, an aircraft takeoff and landing control system using the phase difference of RF signals includes a GPS antenna for receiving a GPS signal; a pair of RF antennas that receive RF signals from the control station antenna; a GPS module that calculates the current position of the aircraft on a plane using GPS signals received by a GPS antenna; an altitude calculation module that calculates the angle between the air traffic control antenna and the aircraft according to the phase difference between the two RF signals each received by a pair of RF antennas, and calculates the altitude of the aircraft using the calculated angle; It includes a takeoff and landing control module that controls the takeoff and landing of the aircraft using the current location information on the plane calculated in real time by the GPS module and the altitude information of the aircraft calculated in real time by the altitude calculation module.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 이착륙 제어 모듈이 GPS 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 착륙 위치까지 비행체를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체를 실시간 수직 하강시켜 비행체를 착륙 위치에 착륙시키도록 구현될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the takeoff and landing control module horizontally moves the aircraft to a designated landing location in real time using the current position information on the plane of the aircraft calculated in real time by the GPS module, and at the same time, the aircraft is calculated in real time by the altitude calculation module. It can be implemented to land the aircraft at the landing position by vertically descending the aircraft in real time using the altitude information.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 착륙 위치 정보는 관제국 안테나로부터 송신되는 착륙 관제용 RF 신호에 포함될수 있다.According to an additional aspect of the present invention, landing location information may be included in a landing control RF signal transmitted from a control station antenna.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 이착륙 제어 모듈이 GPS 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 이륙 위치로부터 비행체를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체를 설정된 이륙 고도로 이륙 위치로부터 실시간 수직 상승시켜 비행체를 이륙시키도록 구현될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the takeoff and landing control module horizontally moves the aircraft in real time from a designated take-off position using the current position information on the plane of the aircraft calculated in real time by the GPS module, and simultaneously calculates the altitude in real time by the altitude calculation module. It can be implemented to take off the aircraft by vertically ascending the aircraft in real time from the takeoff position to the set takeoff altitude using the altitude information.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 이륙 고도 정보는 관제국 안테나로부터 송신되는 이륙 관제용 RF 신호에 포함될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, takeoff altitude information may be included in a takeoff control RF signal transmitted from a control station antenna.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 이륙 고도 정보는 비행체 자체에 미리 설정되어 저장될 수도 있다.According to an additional aspect of the present invention, takeoff altitude information may be preset and stored in the aircraft itself.

본 발명은 PS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하지 않고, 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 보다 정밀하게 계산하여 비행체의 이착륙을 제어함으로써 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하여 비행체의 이착륙을 제어하는 기술에 비해 보다 정확하게 비행체를 이착륙하도록 제어할 수 있는 효과가 있다.The present invention does not calculate the altitude of the aircraft using the PS system, but calculates the altitude of the aircraft more precisely using the phase difference between the two RF signals each received by a pair of RF antennas to control the takeoff and landing of the aircraft, thereby providing a GPS system. Compared to technology that controls the takeoff and landing of an aircraft by calculating the altitude of the aircraft, it has the effect of controlling the takeoff and landing of the aircraft more accurately.

도 1 은 관제국의 제어하에 비행체가 착륙 위치에 착륙하는 것을 예시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3 은 두 개의 기준점으로부터 거리 차이가 일정한 지점들을 표현한 쌍곡선들을 도시한 도면이다.
도 4 는 한쌍의 RF 안테나에 의해 수신되는 두 RF 신호의 위상차가 동일한 지점들을 표현한 쌍곡선들을 도시한 도면이다.
도 5 는 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 계산하는 것을 예시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating an aircraft landing at a landing position under the control of an air traffic control station.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an aircraft takeoff and landing control system using the phase difference of RF signals according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing hyperbolas representing points where the distance difference from two reference points is constant.
FIG. 4 is a diagram showing hyperbolas representing points where the phase difference between two RF signals received by a pair of RF antennas is the same.
Figure 5 is a diagram illustrating calculating the altitude of an aircraft using the phase difference between two RF signals each received by a pair of RF antennas.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it. Although specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described, they are not intended to limit the various embodiments of the present invention to any particular form.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the embodiments of the present invention, the detailed description will be omitted.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

도 1 은 관제국의 제어하에 비행체가 착륙 위치에 착륙하는 것을 예시한 도면, 도 2 는 본 발명에 따른 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.Figure 1 is a diagram illustrating an aircraft landing at a landing position under the control of a control station, and Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an aircraft take-off and landing control system using the phase difference of RF signals according to the present invention.

본 발명에 따른 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템(100)은 비행체(10)에 탑재되며, 도 1 에 도시한 바와 같이 GPS 위성(20)으로부터 송신되는 GPS 신호로부터 계산되는 비행체(10)의 현재 위치 정보와, 관제국 안테나(30)로부터 송신되는 RF 신호의 위상차를 이용해 계산된 고도 정보를 이용해 지정된 착륙 위치에 비행체(10)를 착륙시키고, 이륙 위치로부터 특정 고도로 비행체(10)를 이륙시키도록 비행체의 이착륙을 제어한다.The aircraft take-off and landing control system 100 using the phase difference of RF signals according to the present invention is mounted on the aircraft 10, and is calculated from the GPS signal transmitted from the GPS satellite 20 as shown in FIG. 1. Land the aircraft 10 at a designated landing location using the current location information and altitude information calculated using the phase difference of the RF signal transmitted from the control station antenna 30, and take off the aircraft 10 at a specific altitude from the takeoff position. Controls the takeoff and landing of the aircraft.

도 2 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템(100)은 GPS 안테나(110)와, 한쌍의 RF 안테나(120a)(120b)와, GPS 모듈(130)과, 고도 계산 모듈(140)과, 이착륙 제어 모듈(150)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the aircraft takeoff and landing control system 100 using the phase difference of RF signals according to this embodiment includes a GPS antenna 110, a pair of RF antennas 120a and 120b, and a GPS module 130. ), an altitude calculation module 140, and a takeoff and landing control module 150.

이 때, GPS 모듈(130)과, 고도 계산 모듈(140)과, 이착륙 제어 모듈(150)은 물리적으로는 동일하나 논리적으로는 별도의 구성으로 구현될 수도 있고, 물리적 및 논리적으로 별도의 구성으로 구현될 수도 있다.At this time, the GPS module 130, the altitude calculation module 140, and the takeoff and landing control module 150 may be implemented as physically the same but logically separate configurations, or as physically and logically separate configurations. It may be implemented.

GPS 안테나(110)는 GPS 신호를 수신한다. 이 때, GPS 안테나(110)가 다수의 GPS 위성(20)들로부터 다수의 GPS 신호들을 수신한다. 예컨대, GPS 안테나(110)가 적어도 3개의 GPS 위성(20)들로부터 각각 GPS 신호들을 수신하도록 구현될 수 있다.The GPS antenna 110 receives GPS signals. At this time, the GPS antenna 110 receives multiple GPS signals from multiple GPS satellites 20. For example, the GPS antenna 110 may be implemented to receive GPS signals from at least three GPS satellites 20, respectively.

한쌍의 RF 안테나(120a)(120b)는 관제국 안테나(30)로부터 RF 신호를 수신한다. 이 때, RF 신호가 착륙 관제용 RF 신호 및 이륙 관제용 RF 신호로 구분될 수 있다. 한편, 착륙 관제용 RF 신호에 착륙 위치 정보가 포함될 수 있고, 이륙 관제용 RF 신호에 이륙 고도 정보가 포함될 수 있다.A pair of RF antennas 120a and 120b receives RF signals from the control station antenna 30. At this time, the RF signal can be divided into an RF signal for landing control and an RF signal for takeoff control. Meanwhile, the RF signal for landing control may include landing location information, and the RF signal for takeoff control may include takeoff altitude information.

GPS 모듈(130)은 GPS 안테나(110)에 의해 수신되는 GPS 신호를 이용해 비행체의 평면상 현재 위치를 계산한다. 적어도 3개의 GPS 신호들을 이용한 삼각법에 의해 평면상 현재 위치를 계산하는 기술은 이 출원 전에 공지된 통상의 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The GPS module 130 calculates the current position of the aircraft on the plane using the GPS signal received by the GPS antenna 110. Since the technology for calculating the current position on a plane by trigonometry using at least three GPS signals is a common technology known before this application, detailed description thereof will be omitted.

고도 계산 모듈(140)은 한쌍의 RF 안테나(120a)(120b)에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차에 따라 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간 각도를 계산하고, 계산된 각도를 이용해 비행체의 고도를 계산한다. 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간 각도를 이용해 비행체의 고도를 계산하는 것은 추후 구체적으로 설명한다.The altitude calculation module 140 calculates the angle between the control station antenna 30 and the aircraft 10 according to the phase difference of the two RF signals each received by a pair of RF antennas 120a and 120b, and sets the calculated angle to Use it to calculate the altitude of the aircraft. Calculating the altitude of the aircraft using the angle between the control station antenna 30 and the aircraft 10 will be explained in detail later.

이착륙 제어 모듈(150)은 GPS 모듈(130)에 의해 실시간 계산되는 비행체(10)의 평면상 현재 위치 정보와, 고도 계산 모듈(140)에 의해 실시간 계산되는 비행체(10)의 고도 정보를 이용해 비행체의 이착륙을 제어한다.The takeoff and landing control module 150 uses the current location information on the plane of the aircraft 10 calculated in real time by the GPS module 130 and the altitude information of the aircraft 10 calculated in real time by the altitude calculation module 140. Control takeoff and landing.

예컨대, 이착륙 제어 모듈(150)이 GPS 모듈(130)에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 착륙 위치까지 비행체(10)를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈(140)에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체(10)를 실시간 수직 하강시켜 비행체를 착륙 위치에 착륙시키도록 구현될 수 있다.For example, the takeoff and landing control module 150 horizontally moves the aircraft 10 to a designated landing location in real time using the current position information on the plane of the aircraft calculated in real time by the GPS module 130, and at the same time calculates the altitude in the altitude calculation module 140. It can be implemented to land the aircraft 10 at a landing position by vertically descending the aircraft 10 in real time using the altitude information of the aircraft calculated in real time.

이 때, 착륙 위치 정보는 관제국 안테나(30)로부터 송신되는 착륙 관제용 RF 신호에 포함될 수 있다. 이착륙 제어 모듈(150)은 한쌍의 RF 안테나(120a)(120b)를 통해 수신되는 두 착륙 관제용 RF 신호에 포함되는 착륙 위치 정보를 참조해 비행체(10)의 착륙 위치를 지정할 수 있다.At this time, the landing location information may be included in the RF signal for landing control transmitted from the air traffic control antenna 30. The takeoff and landing control module 150 can specify the landing location of the aircraft 10 by referring to the landing location information included in the two landing control RF signals received through the pair of RF antennas 120a and 120b.

한편, 이착륙 제어 모듈(150)이 GPS 모듈(130)에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 이륙 위치로부터 비행체를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈(140)에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체를 설정된 이륙 고도로 이륙 위치로부터 실시간 수직 상승시켜 비행체를 이륙시키도록 구현될 수 있다.Meanwhile, the takeoff and landing control module 150 moves the aircraft horizontally in real time from the designated takeoff position using the current position information on the plane of the aircraft calculated in real time by the GPS module 130, and simultaneously calculates the altitude in real time by the altitude calculation module 140. It can be implemented to take off the aircraft by vertically ascending the aircraft in real time from the takeoff position to the set takeoff altitude using the altitude information of the aircraft.

이 때, 이륙 고도 정보는 관제국 안테나(30)로부터 송신되는 이륙 관제용 RF 신호에 포함될 수도 있고, 비행체 자체에 미리 설정되어 저장될 수도 있다. 이착륙 제어 모듈(150)은 한쌍의 RF 안테나(120a)(120b)를 통해 수신되는 두 이륙 관제용 RF 신호에 포함되는 이륙 고도 정보 또는 비행체 자체에 미리 저장되는 이륙 고도 정보를 참조해 비행체(10)의 이륙 고도를 설정할 수 있다.At this time, the takeoff altitude information may be included in the RF signal for takeoff control transmitted from the air traffic control antenna 30, or may be preset and stored in the aircraft itself. The takeoff and landing control module 150 controls the aircraft 10 by referring to the takeoff altitude information included in the two takeoff control RF signals received through a pair of RF antennas 120a and 120b or the takeoff altitude information stored in advance in the aircraft itself. The takeoff altitude can be set.

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하지 않고, 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 보다 정밀하게 계산하여 비행체의 이착륙을 제어함으로써 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하여 비행체의 이착륙을 제어하는 기술에 비해 보다 정확하게 비행체를 이착륙하도록 제어할 수 있다.By implementing it in this way, the present invention does not calculate the altitude of the aircraft using the GPS system, but calculates the altitude of the aircraft more precisely using the phase difference of the two RF signals each received by a pair of RF antennas to enable takeoff and landing of the aircraft. By controlling the takeoff and landing of the aircraft, it is possible to control the aircraft to take off and land more accurately compared to technology that controls the takeoff and landing of the aircraft by calculating the altitude of the aircraft using the GPS system.

이하, 도 3 내지 도 5 를 참조하여 두 RF 신호의 위상차에 따라 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간 각도를 계산하고, 계산된 각도를 이용해 비행체의 고도를 계산하는 것을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 5, calculating the angle between the control station antenna 30 and the aircraft 10 according to the phase difference between the two RF signals and calculating the altitude of the aircraft using the calculated angle will be described in detail. .

도 3 은 두 개의 기준점으로부터 거리 차이가 일정한 지점들을 표현한 쌍곡선들을 도시한 도면이다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 2차원 평면에 2개의 기준점이 주어졌을 때, 각 기준점으로부터 동일한 거리 차이를 갖는 점들의 집합은 2차원 평면에서 쌍곡선(Hyperbolic curve)으로 나타난다. 도 3 에는 복수의 쌍곡선이 도시되어 있으며, 하나의 쌍곡선 상의 두 점을 선택하여 각 점에서 2개의 기준점까지 거리 차이는 동일하다(b-a = d-c).Figure 3 is a diagram showing hyperbolas representing points where the distance difference from two reference points is constant. As shown in FIG. 3, when two reference points are given in a two-dimensional plane, a set of points having the same distance difference from each reference point appears as a hyperbolic curve in the two-dimensional plane. In Figure 3, a plurality of hyperbolas are shown. Two points on one hyperbola are selected, and the distance difference from each point to the two reference points is the same (b-a = d-c).

도 4 는 한쌍의 RF 안테나에 의해 수신되는 두 RF 신호의 위상차가 동일한 지점들을 표현한 쌍곡선들을 도시한 도면이다. 도 4 는 한쌍의 RF 안테나 간의 간격이 RF 신호 파장의 반파장 이하일 때 위상차가 동일한 지점들의 집합은 2차원 평면에서 쌍곡선(Hyperbolic curve)으로 나타나는 것을 예시하고 있으며, 위상차가 동일한 지점들은 한쌍의 RF 안테나 사이의 중앙 지점을 중심으로 동일한 각도 상에 위치함을 볼 수 있다.FIG. 4 is a diagram showing hyperbolas representing points where the phase difference between two RF signals received by a pair of RF antennas is the same. Figure 4 illustrates that when the gap between a pair of RF antennas is less than half the wavelength of the RF signal, a set of points with the same phase difference appears as a hyperbolic curve in a two-dimensional plane, and the points with the same phase difference are a pair of RF antennas. You can see that they are located at the same angle around the central point between them.

여기서, 두 RF 신호의 위상차라 함은 기지국 안테나(30)와 하나의 RF 안테나(120a) 간 거리와, 기지국 안테나(30)와 다른 하나의 RF 안테나(120b) 간 거리의 차를 말한다.Here, the phase difference between two RF signals refers to the difference between the distance between the base station antenna 30 and one RF antenna (120a) and the distance between the base station antenna 30 and the other RF antenna (120b).

기지국 안테나(30)에 의해 송신되는 RF 신호의 송신 시간과, 한쌍의 RF 안테나(120a)(120b) 각각에 의해 수신되는 RF 신호의 수신 시간은 알 수 있는 값이고, RF 신호의 전송 속도 역시 알 수 있는 값이므로, 기지국 안테나(30)와 하나의 RF 안테나(120a) 간 거리와, 기지국 안테나(30)와 다른 하나의 RF 안테나(120b) 간 거리(거리 = 전송 속도 * (수신 시간 - 송신 시간))를 계산할 수 있고, 두 거리 간의 차 즉, 한쌍의 RF 안테나에 의해 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 계산할 수 있다.The transmission time of the RF signal transmitted by the base station antenna 30 and the reception time of the RF signal received by each of the pair of RF antennas 120a and 120b are known values, and the transmission speed of the RF signal is also known. Since it is a value that can be calculated, the distance between the base station antenna 30 and one RF antenna 120a, and the distance between the base station antenna 30 and another RF antenna 120b (distance = transmission speed * (reception time - transmission time) )) can be calculated, and the difference between two distances, that is, the phase difference of two RF signals received by a pair of RF antennas, can be calculated.

한쌍의 RF 안테나에 의해 수신되는 두 RF 신호의 위상차가 계산되면, 도 4 에 도시한 바와 같이, 위상차가 동일한 지점들은 한쌍의 RF 안테나 사이의 중앙 지점을 중심으로 동일한 각도 상에 위치하므로, 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간 각도를 알 수 있다.When the phase difference between two RF signals received by a pair of RF antennas is calculated, as shown in FIG. 4, points with the same phase difference are located at the same angle around the central point between the pair of RF antennas, so the control station The angle between the antenna 30 and the aircraft 10 can be known.

도 5 는 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 계산하는 것을 예시한 도면이다. 관제국 안테나(30)의 평면상 위치는 미리 알려진 값이고, 비행체(10)의 평면상 현재 위치는 GPS 모듈(130)에 의해 계산된 값이므로, 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간 평면상 위치 차이 L을 구할 수 있다.Figure 5 is a diagram illustrating calculating the altitude of an aircraft using the phase difference between two RF signals each received by a pair of RF antennas. The plane position of the control station antenna 30 is a previously known value, and the current plane position of the aircraft 10 is a value calculated by the GPS module 130, so there is a connection between the control station antenna 30 and the aircraft 10. The position difference L on the plane can be obtained.

한편, 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간 각도 θ는 위의 도 4 에서 설명한 바와 같이 두 RF 신호의 위상차를 이용해 구할 수 있는 값이므로, 삼각함수 tanθ = H/L를 이용해 관제국 안테나(30)와 비행체(10) 간의 높이 차 H를 계산할 수 있다.Meanwhile, the angle θ between the control station antenna 30 and the aircraft 10 is a value that can be obtained using the phase difference between the two RF signals as explained in FIG. 4 above, so the control station antenna can be calculated using the trigonometric function tanθ = H/L The height difference H between (30) and the aircraft (10) can be calculated.

관제국 안테나(30) 높이 h는 미리 알려진 값이므로, 비행체의 고도는 안테나(30)와 비행체(10) 간의 높이 차 H와 관제국 안테나(30) 높이 h를 더한 값이고, 이착륙 제어 모듈(150)은 GPS 모듈(130)에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 착륙 위치까지 비행체(10)를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈(140)에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 H+h로부터 비행체(10)를 실시간 수직 하강(실시간으로 각도를 줄이면서 하강)시켜 비행체를 지상의 착륙 위치에 착륙시킨다.Since the height h of the control station antenna 30 is a known value in advance, the altitude of the aircraft is the height difference H between the antenna 30 and the aircraft 10 plus the height h of the control station antenna 30, and the takeoff and landing control module 150 ) moves the aircraft 10 horizontally in real time to a designated landing location using the current location information on the plane of the aircraft calculated in real time by the GPS module 130, and at the same time, the altitude of the aircraft calculated in real time by the altitude calculation module 140 From H+h, the aircraft 10 is vertically descended in real time (descending while decreasing the angle in real time) to land the aircraft at a landing position on the ground.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하지 않고, 한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차를 이용해 비행체의 고도를 보다 정밀하게 계산하여 비행체의 이착륙을 제어함으로써 GPS 시스템을 이용하여 비행체의 고도를 계산하여 비행체의 이착륙을 제어하는 기술에 비해 보다 정확하게 비행체를 이착륙하도록 제어할 수 있다.As described above, the present invention does not calculate the altitude of the aircraft using a GPS system, but rather calculates the altitude of the aircraft more precisely using the phase difference between the two RF signals each received by a pair of RF antennas to enable takeoff and landing of the aircraft. By controlling the aircraft, it is possible to control the takeoff and landing of the aircraft more accurately than the technology that controls the takeoff and landing of the aircraft by calculating the altitude of the aircraft using the GPS system.

본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in this specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the various embodiments of the present invention.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the various embodiments of the present invention includes all changes or modified forms derived based on the technical idea of the various embodiments of the present invention in addition to the embodiments described herein. It should be interpreted as being

본 발명은 비행체의 이착륙 관련 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention can be used industrially in the technical field related to takeoff and landing of aircraft and its application technology.

10 : 비행체
20 : GPS 위성
30 : 관제국 안테나
100 : 비행체 이착륙 제어 시스템
110 : GPS 안테나
120a, 120b : RF 안테나
130 : GPS 모듈
140 : 고도 계산 모듈
150 : 이착륙 제어 모듈10: flying vehicle
20: GPS satellite
30: Controller antenna
100: Air vehicle takeoff and landing control system
110: GPS antenna
120a, 120b: RF antenna
130: GPS module
140: Altitude calculation module
150: Takeoff and landing control module

Claims (6)

GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나와;
관제국 안테나로부터 RF 신호를 수신하는 한쌍의 RF 안테나와;
GPS 안테나에 의해 수신되는 GPS 신호를 이용해 비행체의 평면상 현재 위치를 계산하는 GPS 모듈과;
한쌍의 RF 안테나에 의해 각각 수신되는 두 RF 신호의 위상차에 따라 관제국 안테나와 비행체 간 각도를 계산하고, 계산된 각도를 이용해 비행체의 고도를 계산하는 고도 계산 모듈과;
GPS 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보와, 고도 계산 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체의 이착륙을 제어하는 이착륙 제어 모듈을;
포함하는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템.a GPS antenna that receives GPS signals;
A pair of RF antennas for receiving RF signals from the control station antenna;
a GPS module that calculates the current position of the aircraft on a plane using GPS signals received by a GPS antenna;
an altitude calculation module that calculates the angle between the air traffic control antenna and the aircraft according to the phase difference between the two RF signals each received by a pair of RF antennas, and calculates the altitude of the aircraft using the calculated angle;
A takeoff and landing control module that controls the takeoff and landing of the aircraft using the current location information on the plane calculated in real time by the GPS module and the altitude information of the aircraft calculated in real time by the altitude calculation module;
An aircraft takeoff and landing control system using the phase difference of RF signals. 제 1 항에 있어서,
이착륙 제어 모듈이:
GPS 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 착륙 위치까지 비행체를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체를 실시간 수직 하강시켜 비행체를 착륙 위치에 착륙시키는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템.According to claim 1,
Takeoff and landing control module:
Using the aircraft's current location information on the plane calculated in real time by the GPS module, the aircraft is horizontally moved to the designated landing location in real time, and at the same time, the aircraft's altitude information calculated in real time by the altitude calculation module is used to vertically descend the aircraft in real time. An aircraft take-off and landing control system that uses the phase difference of RF signals to land at the landing position. 제 2 항에 있어서,
착륙 위치 정보는 관제국 안테나로부터 송신되는 착륙 관제용 RF 신호에 포함되는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템.According to claim 2,
Landing location information is an aircraft takeoff and landing control system that uses the phase difference of the RF signal included in the landing control RF signal transmitted from the air traffic control antenna. 제 1 항에 있어서,
이착륙 제어 모듈이:
GPS 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 평면상 현재 위치 정보를 이용해 지정된 이륙 위치로부터 비행체를 실시간 수평 이동시키고, 동시에 고도 계산 모듈에 의해 실시간 계산되는 비행체의 고도 정보를 이용해 비행체를 설정된 이륙 고도로 이륙 위치로부터 실시간 수직 상승시켜 비행체를 이륙시키는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템.According to claim 1,
Takeoff and landing control module:
The aircraft is moved horizontally in real-time from the designated take-off position using the aircraft's current location information on the plane calculated in real-time by the GPS module, and at the same time, the aircraft is moved from the take-off position to the set take-off altitude using the aircraft's altitude information calculated in real-time by the altitude calculation module. An aircraft take-off and landing control system that uses the phase difference of RF signals to vertically ascend and take off the aircraft in real time. 제 4 항에 있어서,
이륙 고도 정보는 관제국 안테나로부터 송신되는 이륙 관제용 RF 신호에 포함되는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템.According to claim 4,
Takeoff altitude information is an aircraft takeoff and landing control system that uses the phase difference of the RF signal included in the takeoff control RF signal transmitted from the control station antenna. 제 4 항에 있어서,
이륙 고도 정보는 비행체 자체에 미리 설정되어 저장되는 RF 신호의 위상차를 이용한 비행체 이착륙 제어 시스템.According to claim 4,
An aircraft takeoff and landing control system that uses the phase difference of RF signals in which takeoff altitude information is preset and stored in the aircraft itself.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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